Modulbeschreibung
Elektronik und Regelungstechnik II
Kürzel:
Durchführungszeitraum:
ECTS-Punkte:
Arbeitsaufwand:
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen die grundlegenden Eigenschaften von leitungsgebundenen und drahtlosen Übertragungssystemen.
- können das Verhalten von Leitungen beschreiben.
- können den Reflexionsfaktor und S-Parameter von einfachen Schaltungen berechnen.
- verstehen die Grundkonzepte der elektromagnetischen Wellen für Anwendungen in drahtlosen Übetragungssystemen.
- verstehen die Funktionsweise der Antennen und können einfache Antennen auslegen.
- verstehen die Modulationsverfahren und deren Anwendungen.
- kennen die Multiplexverfahren und können das Funktionsprinzip erläutern und erkennen.
- verstehen die Grundlagen der optischen Übertragungssysteme.
- kennen die Eigenschaften der linearen Spannungsregler und können sie richtig einsetzen.
- kennen die Grund-Topologien und die gebräuchlichsten galvanisch isolierten Wandler.
- können magnetische Kreise auslegen.
- können Spulen und Transformatoren mit magnetischen und elektrischen Modellen beschreiben.
- kennen die Eigenschaften der getakteten Spannungsregler im Allgemeinen und die Eigenschaften der einzelnen Topologien im Speziellen.
- können für eine gegebene Anwendung die verschiedenen Topologien bewerten und eine geeignete auswählen und auslegen.
- können Spulen und Transformatoren dimensionieren.
- können Stromversorgungen auslegen.
- können die Bauelemente der Leistungselektronik beschreiben.
- kennen die Eigenschaften und die typischen Einsatzgebiete der verschiedenen Leistungshalbleiter und können deren Funktionsprinzipien beschreiben.
- können die Messunsicherheitsanalyse inklusiv Fehlerfortpflanzungsgesetz anwenden.
- kennen das Vorgehen und die Zusammenhänge beim Kalibrieren elektrischer Grössen.
- können Standardmesselektronikschaltungen wie AC-Brücke, OP-Messverstärker und Lockin-Verstärker entwickeln.
- können das elektronische Rauschen einer Messschaltung berechnen.
- kennen die verschiedenen Varianten der Abschirmung elektronischer Messsysteme.
- kennen die grundlegenden Funktionsweisen von magnetischen, elektrischen, optischen Sensoren sowie Ultraschallsensoren.
- kennen die technisch relevanten Kenngrößen der obigen kommerziellen Sensortypen.
- können die zu den obigen Sensortypen gehörenden Messelektronikschaltungen entwickeln.
- können die FFT-Analyse anwenden.
- können die Korrelation einsetzen, um Messsignale zu detektieren und Laufzeiten zu messen.
- erstehen die grundlegende Funktion und den Aufbau eines einfachen Mikrocontrollers.
- verstehen Peripheriemodule eines Mikrocontrollers.
- können Anwendungen auf einem Mikrocontroller implementieren.
- können eine Systemapplikation auf der Basis eines Lastenheftes entwickeln.
Verantwortliche Person:
Telefon/EMail:
Standort (angeboten):
Fachbereiche:
Vorausgesetzte Module:
Anschlussmodule:
Modultyp:
ECTS-Punkte pro Kategorie
Modulbewertung
Bewertungsart:
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Grundlagen der Leistungselektronik, Signalübertragung, Mikrocontroller und Messelektronik und Sensorik bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Im Kurs Projekt elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung wird das Projekt bewertet. Im Kurs Grundlagen der Leistungselektronik werden vier Laborübungen bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Im Kurs Projekt elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung wird das Projekt bewertet (Gewicht 25%). Im Kurs Grundlagen der Leistungselektronik werden vier Laborübungen bewertet (Gewicht 5%).
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Grundlagen der Leistungselektronik (Gewicht 20%), Signalübertragung (Gewicht 12.5%), Mikrocontroller (Gewicht 25%) und Messelektronik und Sensorik (Gewicht 12.5%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
Kurse in diesem Modul
Grundlagen der Leistungselektronik
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- können Stromversorgungen auslegen.
- können Spulen und Transformatoren dimensionieren.
-
können magnetische Kreise auslegen.
-
können Spulen und Transformatoren mit magnetischen und elektrischen Modellen beschreiben.
-
kennen die Eigenschaften der linearen Spannungsregler und können diese auslegen.
-
kennen die Eigenschaften der getakteten Spannungsregler im Allgemeinen und die Eigenschaften der einzelnen Topologien im Speziellen.
-
kennen die Grund-Topologien und die gebräuchlichsten galvanisch isolierten Wandler.
-
können Analysemethoden für getaktete Wandler anwenden.
-
kennen die für die Leistungselektronik relevanten Eigenschaften der verschiedenen Kondensatortypen und können je nach Anwendung ein geeignetes Bauteil bestimmen.
-
können für eine gegebene Anwendung die verschiedenen Topologien bewerten und eine geeignete Variante auswählen und auslegen.
-
können eine Leistungsverlustanalyse durchführen.
-
kennen die Eigenschaften und die typischen Einsatzgebiete der verschiedenen Leistungshalbleiter und können deren Funktionsprinzipien beschreiben.
Plan und Lerninhalt:
- Auslegung von Spule und Transformator
- Ferromagnetische Werkstoffe
- Wirbelstromverluste, Skin-Effekt und Proximity-Effekt
- Magnetischer Kreis
- Reluktanzmodell
- Spule
- Transformator
- Schaltregler (Buck-, Boost-, Buck-Boost-, Cuk-, SEPIC- und Buck2-Konverter)
- galvanisch isolierte Wandler (Forward, Full-Bridge, Half-Bridge, Push-Pull, Current Fed Push-Pull und Flyback)
- Leistungshalbleiter, wie MOSFET, IGBT (insulated bipolar transistor), Thyristor und GTO (gate turn off thyristor)
- Thermische Auslegung
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es werden vier Laborübungen bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Signalübertragung, Mikrocontroller sowie Messelektronik und Sensorik statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen
Bibliographie:
Skript und Vorlesungsunterlagen
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Mikrocontroller
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen die grundlegende Funktion und den Aufbau eines einfachen Mikrocontrollers.
- verstehen Peripheriemodule eines Mikrocontrollers.
- können Anwendungen auf einem Mikrocontroller implementieren.
Plan und Lerninhalt:
- Aufbau von Mikrocontrollern
- Speicherorganisation
- Instruktionsformate
- IO-Ports, SCI, Timer
- Treiber, Interruptverarbeitung
- Assembler, Hochsprache (C)
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Projekt elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- können eine Systemapplikation auf der Basis eines Lastenheftes entwickeln.
Plan und Lerninhalt:
- Entwicklung einer Systemapplikation
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Lastenheft, Tool-Manuals, Bauteildatenblätter
Softwarewerkzeuge: EDA-Tool Protel, IDE für Mikrocontroller
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Signalübertragung
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen die grundlegenden Eigenschaften von leitungsgebundenen und drahtlosen Übertragungssystemen.
- können das Verhalten von Leitungen beschreiben.
- können den Reflexionsfaktor und S-Parameter von einfachen Schaltungen berechnen.
- verstehen die Grundkonzepte der elektromagnetischen Wellen für Anwendungen in drahtlosen Übetragungssystemen.
- verstehen die Funktionsweise der Antennen und können einfache Antennen auslegen.
- verstehen die Modulationsverfahren und deren Anwendungen.
- kennen die Multiplexverfahren und können das Funktionsprinzip erläutern und erkennen.
- verstehen die Grundlagen der optischen Übertragungssysteme.
Plan und Lerninhalt:
- leitungsgebundene Übertragungssysteme, Leitungstheorie
- drahtlose Systeme, Antennen
- Koax-, Zweidraht, Streifenleitung, Lichtwellenleiter
- Reflexionsfaktor und S-Parameter
- Modulationsverfahren
- Frequenzmultiplex, Zeitmultiplex, Codemultiplex
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Grundlagen der Leistungselektronik, Mikrocontroller sowie Messelektronik und Sensorik statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Skript
Freyer, U.: Nachrichten-Übertragungstechnik
Datenblätter und Applikationsbeschreibung von Bauelementen
Softwarewerkzeuge: SPICE, MATLAB
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Messelektronik und Sensorik
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen das Vorgehen und die Zusammenhänge beim Kalibrieren elektrischer Grössen.
- können Standardmesselektronikschaltungen wie AC-Brücke und OP-Messverstärker entwickeln.
- können das elektronische Rauschen einer Messschaltung berechnen.
- kennen die grundlegenden Funktionsweisen von elektrischen und optischen Sensoren.
- kennen die technisch relevanten Kenngrößen der obigen kommerziellen Sensortypen.
- können die zu den obigen Sensortypen gehörenden Messelektronikschaltungen entwickeln.
- können die FFT-Analyse anwenden.
- können die (Kreuz-)Korrelationsfunktion anwenden.
Plan und Lerninhalt:
- Grundlagen (Kalibrierung elektrischer Größen)
- Messelektronik (Rauschanalyse)
- Sensorik (elektrische und optische Sensoren, Infrarotsensoren)
- Anwendung der FFT-Analyse
- Anwendung der Korrelation
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Grundlagen der Leistungselektronik, Mikrocontroller sowie Signalübertragung statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan